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Accueil > Réhabiliter avec lácier > III. Techniques de renforcement des poutres

SOMMAIRE PAR THÈMES


Quelques rappels utiles à caractère trivial au suje t de la conception et du renforcement des structures

Quelques rappels utiles à caractère trivial au suje t de la conception et du renforcement des structure s

Ingénieur génial, bâtisseur de la fin du XXème siècle, qui a conçu des ouvrages aussi prestigieux que les serres bioclimatiques de la Villette, le centre Pompidou, les verrières du Louvre, l’aéroport du Kansai, l’immeuble de la Lloyd à Londres…, Peter Rice écrivait sa disparition prématurée : "La performance technique, ce n’est pas lorsque vous aurez rajouté le dernier élément possible à votre structure mais, au contraire, lorsque vous aurez enlevé le dernier composant inutile de celle-ci. Il existe alors une impression de pureté structurelle qui engendre pour le profane l’apparence d’une grande simplicité ! " Cette citation nous renvoie à l’usage à bon escient de la matière. Il est utile lorsque l’on renforce des éléments de structure de bien savoir là où la matière ajoutée est le plus judicieusement efficace, là où elle va produire tout son potentiel. Dans certains cas, comme la conception anti-sismique, le rajout à mauvais escient de matière peut conduire à l’affaiblissement de la structure. Par exemple, l’accroissement de la rigidité d’un poteau court par adjonction d’éléments structuraux donnera irrémédiablement une structure plus vulnérable. Cette fiche qui donne des principes triviaux de la résistance des matériaux n’en est pas moins utile tant l’étude qui précède la mise en œuvre est capitale pour la bonne réussite d’une opération de consolidation.Pierre Engel pour www.constructalia.com

Consolidation de profilés métalliques existants par adjonction de plats ou de profils soudés


Pour les planchers, les renforts de la section d’acier initiale sont effectués par des adjonctions de plats et/ou de profilés métalliques qui sont fixés à la poutre d’origine par des opérations de soudage, de boulonnage ou de collage. Ces renforts sont généralement disposés sous la semelle inférieure, ou éventuellement sur l’âme des profils existants. La semelle supérieure peut également être renforcée lorsqu’elle est accessible. En général, les faiblesses de rigidité des poutres sont compensées en ajoutant des plats sur les semelles qui permettent d’accroître au maximum l’inertie de la nouvelle section ainsi constituée. Les faiblesses au cisaillement sont elles réparées en ajoutant des renforts sur des âmes dans les zones d’effort tranchants importants comme les appuis. Ces ajouts de composants métalliques doivent tenir compte des compatibilités métallurgiques entre les matériaux en particulier si on souhaite faire appel au soudage. Ces techniques de consolidations de planchers en métal par adjonction de plats métalliques sont aussi employées pour la consolidation définitive d’éléments de charpentes métalliques (voir la fiche suivante).Pierre Engel pour www.constructalia.com



Quelques rappels utiles à caractère trivial au sujet de la conception et du renforcement des structures



Consolidation de poutres en béton armé par adjonction de composants en acier

Consolidation de poutres en bois par adjonction de profils métalliques en acier

Consolidation ou réparation de solives de plancher en bois par adjonction de profils métalliques en acier

Réparation dún plancher ou dúne charpente en bois par soutien des poutres aux appuis

Quelques illustrations de consolidations de charpente en bois avec des profils en acier


Fiche 1 - Quelques rappels utiles à caractère trivial au sujet de la conception et du renforcement des structures

Fiche 2 - Consolidation de profilés métalliques existants par adjonction de plats ou de profils soudés

Fiche 3 - Consolidation de profilés métalliques existants par adjonction de plats ou de profils soudés

Fiche 4 - Consolidation de poutres en béton armé par adjonction de composants en acier

Fiche 5 - Consolidation de poutres en bois par adjonction de profils métalliques en acier

Fiche 6 - Consolidation ou réparation de solives de plancher en bois par adjonction de profils métalliques en acier

Fiche 7 - Réparation dún plancher ou dúne charpente en bois par soutien des poutres aux appuis

Fiche 8 - Quelques illustrations de consolidations de charpente en bois avec des profils en acier

Fiches

III. Techniques de renforcement des poutres On présente ici, les techniques de renforcement des poutres acier, béton et bois par des éléments métalliques fixés par boulonnage, collage et enrobage de ciment armé...

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08/07/2011http://www.constructalia.com/fr_FR/renovation/renovacion_...

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Ajout de plats soudés sur les âmes et sur les semel les de profils métallique U, I, et L. Ajout de corn ières de doublage à angle chanfreinés Cette fiche montre l’exemple de la restauration et du renforcement des serres du Parc de la Tête d’Or à Lyon. Les éléments d’origine datant du 19ème siècle étaient corrodés et par endroit sous dimensionnés, ils ont du être renforcés en respectant l’esthétique architecturale de l’ouvrage et son statut de monument. Les éléments structurels ont d’abord été mis à nu par brossage, puis les assemblages (rivets ou boulons) contrôlés, avant de venir rapporter les fers de renfort comme le montrent les figures ci-dessus.Pierre Engel pour www.constructalia.com



Les besoins de renforts des planchers en béton sont provoqués par les dégradations de l’enrobage et/ou des armatures (corrosion, incendie), par l’augmentation des charges d’exploitation (changement d’affectation) ou encore pour réparer des erreurs commises lors des phases de conception ou d’exécution (erreurs de calcul, défauts d’enrobage, défauts du béton mis en oeuvre…). On citera également le cas des percements de nouvelles trémies dans des dalles existantes où l’interruption d’éléments porteurs nécessite la mise en place de chevêtres (voir fiche suivante). Si d’autres techniques de renfort existent (béton projeté, résines synthétiques…), la consolidation avec de l’acier des poutres et des dalles en béton armé est très appréciée des professionnels car iloffre une flexibilité et une facilité de mise en œuvre tout à fait pratique. Les trois techniques présentées ci-dessus résument quelques interventions possibles. Le moisage (figure a) d’une poutre en béton armé permet son renfort ou son accrochage dans le cas d’une trémie. La figure b montre le renfort d’une poutre par engraissage et par encaissement de profilés compacts. Enfin la figure c évoque le renfort d’une section de poutre par collage de plaques de tôle au moyen de résine époxy. Cette technique encore appelée "procédé l’Hermite" est également utilisée pour renforcer les tabliers de pont en béton armé. Il faut cependant noter que cette solution ne permet pas d’apporter un degré complémentaire destabilité au feu, du fait de la tenue au feu des colles. L’adjonction d’une poutrelle en acier dûment connectée (perçage de la dalle au pas des goujons) en sous face d’une dalle ou d’une poutre est également une solution performante de renfort. Pierre Engel pour www.constructalia.com

Consolidation de poutres en bois par adjonction de profils métalliques en acier

Consolidation de poutres en bois par adjonction de profils métalliqu es en acier

La consolidation des poutres maîtresses des charpentes anciennes est facilement réalisable avec des solutions acier. Les solutions possibles sont nombreuses. La présente fiche en donne quelques exemples non exhaustifs. Figure a) où la poutre en bois est renforcée par moisage de profilés en acier U, I ou H. On peut également (figure b), lorsque la retombée de poutre n’est pas problématique, glisser une poutrelle pour soutenir la poutre existante. La mise en place de connecteurs (tire fonds) en nombre suffisant a pour effet de solidariser le bois et l’acier dontrésulte une inertie accrue qui est supérieure à la somme des inerties des deux poutres. Enfin, la figure c) montre un exemple de soutien d’une poutre en bois par suspension. Une poutre métallique perpendiculaire à la portée initiale de la charpente est ancrée dans les murs. Les poutres en bois sont ensuite accrochées à cette poutre d’une inertie suffisante par des étriers.Pierre Engel pour www.constructalia.com

Consolidation ou réparation de solives de plancher en bois par adjonction de profils métalliques en acier





Comme pour les charpentes, la consolidation des planchers en bois par adjonction des profilés en acier est adaptée, aussi bien pour renforcer des structures détériorées (pourries ou vermoulues), que pour supporter les accroissements des charges. Les profils de renfort prennent appui sur la structure existante ou sur une structure rajoutée (murs, poutres…). Les croquis donnés ci-dessus sont repris à titre d’exemple, ils donnent quelques solutions de renfort des solives de plancher qui permettent de conserver le plafond existant sans le déposer.

La figure a) montre un plancher ancien renforcé avec des "solives boiteuses". Le renfort par poutrelles métalliques s’effectue avec des profilés de type U, entretoisés pour limiter les risques de déversement et sont positionnés d’un ou deux côtés de la pièce à renforcer. Les solives défectueuses, souvent gauches, sont calées sur ces nouveaux profilés.

La figure b) propose un renforcement sans utiliser les solives existantes qui portent uniquement le plafond. Les charges sont intégralement reprises par des poutres métalliques de substitution logées dans le corps du plancher. Les appuis de solives détériorées peuvent être renforcés par ajout de flasques métalliques.

Le problème est traité en créant un appui nouveau soit sous la forme de corbeaux, de poteaux ou éléments de murs. Une nouvelle pièce de bois traitée peut encore être assemblée sur la solive défectueuse par l’intermédiaire de deux flasques métalliques fixées par des tire-fonds ou par boulonnage. Pierre Engel pour www.constructalia.com



Les planchers ou les toitures des bâtiments anciens sont souvent construits au moyen de rondins de bois sommairement équarris qui ont été scellés de manière plus ou moins régulière dans la maçonnerie. Une perte d´étanchéité de la toiture ou simplement une humidité persistante peut entraîner un pourrissement des éléments porteurs du plancher ou de la toiture avec des dégradations irrémédiables et le risque, à terme dún effondrement généralisé. Après étayage de la structure, le nettoyage des dégradations et le traitement des pourritures, une méthode de consolidation efficace consiste à poser une poutre de rive en acier perpendiculaire aux solives du plancher ou aux poutres affectées.

Soigneusement calée par des chandelles sous les solives en bois, cette poutre dácier de type IPE ou HE est scellée dans les murs adjacents, servant désormais dáppuis aux solives. Dans cette intervention, lúsage de poutre en aciers assure, grâce au module élevé du matériau une rigidité et un encombrement réduit. Pierre Engel pour www.constructalia.com

Quelques illustrations de consolidations de charpente en bois avec des profils en acier

Quelques illustrations de consolidations de charpente en boi s avec des profils en acier




Pierre Engel pour www.constructalia.com



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